هدف آزمایش
بررسی شکست نورهای مختلف در
منشور و پاشندگی نور سفید در آن
وسایل آزمایش
- اسکپترومتر منشوری
- کلیماتور (موازی ساز)
- لامپ جیوه
تئوری آزمایش
در یک منشور
ضریب شکست n به طول موج تابشی بستگی دارد و اگر نور مرکبی به منشور بتابد، طول موجهای تشکیل دهنده این نور مرکب از هم جدا شده ، طوریکه طول موجهای کوچکتر بیشتر منحرف می‌شوند و برعکس. اگر منشور در مینیمم انحراف باشد، داریم:
(n1=Sin( (A+Dm1)/2 )/Sin (A/2 برای طول موجλ1
(n2=Sin( (A+Dm2 )/2)/Sin(A/2 برای طول موجλ2
A: زاویه راس منشور (جزء معلومات آزمایش است)
D
m: زاویه مینیمم انحراف
از طرفی طبق
رابطه کوشی ، بستگی ضریب شکست به طول موج بطور خلاصه بصورت زیر است، که در آن A و B یک ضریب ثابت و λ طول موج نور تابشی است:
n = a+b/λ²
شرح آزمایش
پس از تنظیم اسپکترومتر و قرار دادن منشور شیشه‌ای روی صفحه‌ای حامل ، طیف جیوه را پس از تجزیه توسط منشور در داخل
تلسکوپ مشاهده خواهید کرد. حال دو خط رنگی به طول موجهای مشخص را مثلا نور زرد اول و نور سبز پر رنگ انتخاب و مینیمم انحراف برای این دو
طول موج را بدست می‌آوریم.
پس از بدست آوردن مینیمم انحراف ، ضرایب شکست مربوط به آنها را با توجه به روابط ارائه شده در تئوری آزمایش محاسبه می‌کنیم.
یادآور می‌شویم که در رابطه کوشی، ضرایب a و b مقادیر ثابتی هستند، یعنی برای تمامی ضرایب شکست یا طول موجها یکی هستند. در این مرحله که ضرایب شکست و طول موجهای برای دو نور مشخص معلوم شد، طبق رابطه کوشی ، دو معادله دو مجهولی که در آن فقط ضرایب a و b مجهولند حاصل و این ضرایب به راحتی بدست می‌آیند. حال با استفاده از ضرایب کوشی و ضرایب شکستهای پیدا شده (همانطوری که در تئوری ارائه شده) ، طول موج رنگها بدست خواهند آمد.
نتایج آزمایش
- میزان شکست نور (انحراف پرتو) به طول موج نور تابشی بستگی دارد، از این خاصیت در تجزیه نور سفید استفاده می‌شود.
- میزان شکست نور به زاویه تابشی وابسته است.
- به کمک شکست پرتو نور در منشورها ، می‌توان ضریب شکست منشور را بدست آورد.
- در ساخت تلسکوپهای ویژه‌ای برای رصد ستارگان دوتایی طیفی استفاده می‌شود.
- مسافت یابهای منشوری براساس شکست نور در منشور بکار می‌روند.
- از این پدیده جهت تولید چشمه‌های نوری تک فام (تک رنگ) استفاده می‌شود.
سئوالاتی که با آزمایش اخیر می‌توان جواب داد.
- چرا نور سفید در منشور تجزیه می‌شود؟
- چرا نور قرمز کمترین و نور بنفش بیشترین انحراف را در منشور دارد؟
- با اینکه قطرات باران در تشکیل رنگین کمان به عنوان منشور عمل می‌کند، آیا از بلور یخ می‌توان منشور ساخت؟
- با توجه به ماهیت ذره‌ای نور ، آیا از طیف منشور می‌توان در صنایع رنگسازی استفاده کرد؟
همچنین ببینید
